Innen hohl, aber sehr effizient produziert

Witte Automotive setzt in Ostrov das Airmould-Verfahren von Wittmann Battenfeld, um eine Million PKW-Türgriffe im Jahr zu fertigen.

Die Formen-, Farben- und Funktionsvielfalt der bei Witte Automotive in Ostrov/Tschechien gefertigten Türaußengriffe und Verriegelungseinheiten, die weitreichenden Crash-Sicherheits-Bestimmungen entsprechen müssen, ist beeindruckend. Insgesamt geht das Angebot des Unternehmens aber weit über die Außengriffe hinaus und umfasst auch Schließbügel, Tür-Innenbetätigungen, Schlüssel und Schlösser, Zuziehhilfen, Türfeststeller, Türbremsen und motorisierte Türantriebe.

Da sich die Tür- und Klappengriffe eines Automobils im Sicht- und Tastbereich des Nutzers befinden, tragen sie durch ihre Form und Haptik wesentlich zur Qualitätsanmutung eines Automobils bei. Dafür hat Witte Automotive 2016 ein neues Spritzgießwerk in Ostrov bei Karlsbad errichtet, dessen Basisausstattung 14 Spritzgießmaschinen von Witmann Battenfeld im Schließkraftbereich von 1800 bis 5500 kN sind, die mit Linearrobotern und Peripherieeinrichtungen des österreichischen Maschinenbauers zur automatisierten Nachbearbeitung der produzierten Türgriffe kombiniert wurden. Eine Erweiterung auf 20 Fertigungszellen ist bereits in der Umsetzung.

Die Griffe werden aus PA6-GF30 (mit 30 % Glasfaser-Verstärkung) gefertigt, die Abdeckungen aus einem PC/ABS-Blend, dahinter liegende Strukturteile aus PP-GF 30.

Die Anforderungen an gleichbleibend hoher Spritzteilqualität mit hoher Energieeffizienz werden durch die hybriden Macropower E 500/2100 mit vollelektrischem Spritzaggregat und servohydraulischer 2-Platten Schließeinheit erreicht.

„Je nach Kundenspezifikation werden bei uns drei unterschiedliche Türgriff-Ausführungen produziert“, erklärt Pavel Karas, Abteilungsleiter Spritzguss im Werk Ostrov, beim Gang durch die Produktion und fügt hinzu: „Griffe, die Sensoren samt der zugehörigen Elektronik eingebaut haben, benötigen dafür einen glattflächigen Einbauraum. Dafür produzieren wir Griffe, bei denen durch mechanisch ausfahrende Bogenschieber im Spritzgießwerkzeug Platz geschaffen wird.“

Die Alternative dazu sind Griffe, die aus zwei oder mehr Gehäuseschalen bestehen, die durch Schnappverbindungen und Verschrauben zusammengesetzt werden. Die Griffe ohne integrierte Sensor-Elektronik sind einteilige Hohlkörper, die mit Hilfe der Gasinjektionstechnik hergestellt werden. Karas betont: „Sie ist die effizienteste Methode, um ohne aufwändige Werkzeugmechanik die Kunststoff-Wandstärke und damit die erforderliche Kühlzeit und den Materialeinsatz zu reduzieren.“

Das Verfahren erscheint einfach, benötigt aber für ein optimales Ergebnis eine präzise Prozesssteuerung. Der erste Schritt ist die Komplettfüllung der Formkavität und die Verfestigung der Randschichten durch Abkühlung an der Formwand. Anschließend wird das Stickstoffgas mit einem Druck von bis zu 300 bar durch Injektordüsen, kontrolliert in die Kunststoffmasse eingeblasen. Das unter Druck stehende Gas wirkt dort wie ein Kolben und verdrängt den im Kernbereich noch flüssigen Kunststoff über einen mechanisch freigegebenen Kanal in eine Nebenkavität. Die ausgeschobene Kunststoffmenge liegt je nach Griffmodell bei 25 bis 30 % des Vollvolumens. Anschließend wirkt der Gasdruck im nun hohlen Formteil von innen heraus der Abkühlschwindung entgegen und kompensiert dadurch potenzielle Einfallstellen an der äußeren Oberfläche. Nach dem Ende der Kühlzeit werden Formteil und Nebenkavität entnommen, die Nebenkavität abgetrennt und dem Recycling zur Wiederverwendung zusammen mit Neu-Kunststoff zugeführt. Die Zykluszeit sinkt dabei auf 45 bis 50 s je nach Griffmodell und liegt damit ungefähr gleichauf mit der Schieberversion.

Im Rahmen des Werksneubaus wurden alle Infrastruktureinrichtungen für die Spritzgießproduktion so konfiguriert, dass sie einerseits zentral beschickt und betrieben und andererseits modular erweitert werden können. Dies gilt sowohl für die Stromversorgung, als auch für das Material-Trocknungs- und Fördersystem und die Stickstoff-Versorgung.

Die zentrale Einspeisung und Aufbereitung des Stickstoffgases befindet sich außerhalb des Betriebsgebäudes. Mit einem zentralen Flüssig-Stickstoff-Tank sind zwei Kompressor/Gas-Verdampfer-Einheiten kombiniert. Sie speisen Stickstoffgas mit 300 bar Systemdruck über einen Flaschenspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen in das Leitungssystem in der Maschinenhalle ein.

An den Spritzgießmaschinen wird das Hochdruckgas auf einzelne Versorgungsleitungen zu den Injektionsdüsen im Spritzgießwerkzeug aufgeteilt. Jede dieser Injektionsleitungen wird über eine eigene Druckregeleinheit geführt, welche über eine eigene Airmould-Steuereinheit angesteuert wird. Letztere ist eine autarke Einheit, die bei Bedarf flexibel an mehreren Maschinen eingesetzt werden kann. Zentrale Komponente der mobilen Steuereinheit ist eine Unilog B6-Steuerung, die bis zu acht Druckregelmodule und acht Kernzüge ansteuern kann.

Die Kommunikation mit der Spritzgießmaschine läuft über die genormte Euromap-62-Schnittstelle, die speziell für die Anbindung von Fluidinjektionseinrichtungen konzipiert wurde. Über den 15“ TFT Touchscreen-Farbbildschirm der Airmould-Steuereinheit können Druckprofile mit Sollkurven und bis zu neun frei programmierbare Positionen vorgegeben werden. Ebenso können Ist-Wert-Druckkurven für bis zu acht Druckregelmodule gleichzeitig angezeigt werden.

Zusätzlich stehen eine Mehrkanal-Drucküberwachung und ein Impuls-Programm zum automatischen Freiblasen der Einspritzdüsen zur Verfügung. In der Airmould-Steuerung sind die gleichen Basisfunktionen wie in der Maschinensteuerung verfügbar, beispielsweise eine Zutrittsautorisierung via USB-Stick oder Passwort, eine Speicherungsmöglichkeit der Prozessdaten entweder intern oder extern über einen USB-Anschluss oder über eine Netzwerk-Verbindung.

Der Gasdruck in den einzelnen Düsenleitungen wird in den vorgelagerten Druckregel-einheiten über hochdynamische Servoventile geregelt. Um die Regelstrecke kurz und potenzielle Gasverluste gering zu halten, werden die Druckregeleinheiten innerhalb der Maschine möglichst nahe zum Spritzgießwerkzeug positioniert, im Optimalfall auf der Werkzeugaufspannplatte. Da die Griffe bis auf wenige Ausnahmen mit 4-Kavitäten-Spritzgießwerkzeugen produziert werden, wird der Gasstrom dort in vier Einzelströme aufgeteilt. Die Regelmodule sind mit dem Fokus auf eine präzise Regelung und Überwachung des Gasdrucks sowohl bei kleinen als auch bei großen Gasvolumina konzipiert. Zur Sicherstellung einer konstanten Gasqualität wurden im Gasstrom der Regelmodule Ein- und Ausgangsfilter vorgesehen. Von den Regeleinheiten führen Einzelleitungen zum Spritzgießwerkzeug.

Karas zieht ein positives Resümee: „Durch unsere Einbindung in die Just-in-time-Lieferkette der Automobil-Hersteller sind wir auf eine dauerhaft verlässliche Produktionsausrüstung angewiesen. Dabei konnten wir uns bisher stets auf die Spritzgießtechnik von Wittmann Battenfeld verlassen.“

Richard Bauer, Technokomm